ANALISIS PEMBEBANAN TRANSFORMATOR GARDU SELATAN KAMPUS UNIVERSITAS TADULAKO

Jurnal MEKTRIK Vol. 1 No. 1, September 2014

ISSN 2356-4792

ANALISIS PEMBEBANAN TRANSFORMATOR GARDU SELATAN KAMPUS UNIVERSITAS TADULAKO 1)

, , Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Universitas Tadulako, 2)Dosen Jurusan Teknik Elektro Universitas Tadulako Jurusan Teknik Elektro, Universitas Tadulako Jl. Soekarno-Hatta KM 9, Palu, Sulawesi Tengah e-mail: [email protected]

Abstract Electrical system Tadulako University has problems voltage drop and load unbalance caused by the distance network connecting the distribution substation and the supplied building is so far. Moreover, the load distribution is irregular resulting in drop voltage and load imbalance. This study is specifically addressed to discuss the problems occurred in Gardu Selatan Universitas Tadulako, where the substation is supplying the load to the Fakultas Pertanian, Fakultas Kehutanan, Fakultas Teknik, Fakultas MIPA, FKIK, and several other new buildings. The method used is to measure the current and voltage on the transformer and also on the panels in the building who experience a voltage drop by using Amperes pliers. The results of the measurements and analysis are that the 185 Volt low voltage drop has passed the standard provisions PUIL where the voltage drop across the low voltage network is 4%. This is because the area supplied by the substation south very wide and long enough network that reaches 804 meters so far has exceeded the provision SPLN maximum of 350 meters. It is therefore necessary to transfer electricity network path between distribution substations closer to the buildings in the supply. To avoid load unbalance it is necessary precision in any additional load on each phase and phase transfer loads to smaller current values measured during peak load.

Keywords: Drop Voltage, Load unbalance, distribution substation. Abstrak Sistem kelistrikan Universitas Tadulako mengalami permasalahan jatuh tegangan dan ketidakseimbangan beban, salah satu penyebabnya adalah jarak jaringan yang menghubungkan gardu distribusi dengan gedung yang di suplay sangat jauh dan juga sistem pembagian beban yang tidak beraturan sehingga terjadi jatuh tegangan dan ketidakseimbangan beban. Pada penelitian ini membahas secara khusus permasalahan yang terjadi pada gardu selatan kampus Universitas Tadulako, Dimana gardu ini mensuplai beban ke fakultas Pertanian, fakultas Kehutanan, fakultas Teknik, fakultas MIPA, FKIK, dan beberapa bangunan baru lainnya. Metode yang digunakan adalah mengukur arus dan tegangan pada transformator dan juga pada panel-panel di gedung yang mengalami jatuh tegangan dengan menggunakan alat tang ampere. Hasil dari pengukuran dan juga analisa bahwa terjadinya jatuh tegangan terendah 185 Volt telah melewati ketentuan standar PUIL dimana jatuh tegangan pada jaringan tegangan rendah adalah 4 %. Hal ini disebabkan karena wilayah yang disuplai oleh gardu selatan sangat luas dan panjang jaringan yang cukup jauh mencapai 804 meter sehingga telah melebihi ketentuan SPLN yaitu maksimal 350 meter. Maka sangat perlu adanya pemindahan jalur jaringan listrik yang lebih dekat antara gardu distribusi dengan gedunggedung yang di suplai. Untuk menghindari ketidakseimbangan beban maka perlu ketelitian dalam setiap penambahan beban pada masing-masing fasa dan pemindahan beban ke fasa yang lebih kecil nilai arus terukur saat beban puncak. Kata kunci: Jatuh tegangan, ketidakseimbangan beban, gardu distribusi.

11

ANALISIS PEMBEBANAN TRANSFORMATOR GARDU SELATAN KAMPUS UNIVERSITAS TADULAKO , ,

PENDAHULUAN Sistem distribusi merupakan salah satu sistem dalam tenaga listrik yang mempunyai peran penting karena berhubungan langsung dengan pemakai energi listrik, terutama pemakai energi listrik tegangan menengah dan tegangan rendah. Jadi sistem ini selain berfungsi menerima daya listrik dari sumber daya (trafo distribusi), juga akan mengirimkan serta mendistribusikan daya tersebut ke konsumen. Mengingat bagian ini berhubungan langsung dengan konsumen, maka kualitas listrik selayaknya harus sangat diperhatikan. Mengingat bagian ini berhubungan langsung dengan konsumen, maka kualitas listrik selayaknya harus sangat diperhatikan (Badan Standardisasi Nasional, 2000). Jatuh tegangan pada sistem distribusi mencakup jatuh tegangan pada: 1. 2. 3. 4. 5.

Penyulang Tegangan Menengah (TM) Transformator Distribusi Penyulang Jaringan Tegangan Rendah Sambungan Rumah Instalasi Rumah.

Jatuh tegangan adalah perbedaan tegangan antara tegangan kirim dan tegangan terima karena adanya impedansi pada penghantar. Maka pemilihan penghantar (penampang penghantar) untuk tegangan menengah harus diperhatikan. Jatuh tegangan yang diijinkan tidak boleh lebih dari 5%. Universitas tadulako adalah kampus yang menggunakan energi listrik sangat besar, memiliki kurang lebih 4 gardu distribusi salah satunya gardu beton dengan kapasitas 400 kVA terletak di bagian selatan kampus universitas tadulako atau biasa dikenal dengan nama gardu selatan. Masalah yang sangat serius pada sistem kelistrikan yang di suplai gardu selatan adalah beberapa gedung 12

mengalami ketidakseimbangan beban yang cukup besar, dan juga drop tegangan sehingga berdampak pada peralatan listrik terutama yang sangat peka terhadap perubahan tegangan sehingga tidak bekerja dengan normal, seperti: AC, komputer, lampu, mesinmesin listrik dan sebagainya (Akhmad dan Syarifuddin, 2008). Untuk itu perlu adanya pengukuran beban penuh pada setiap gedung yang di suplay oleh gardu selatan dan menganalisa pembebanan transformator tersebut sehingga bisa di ketahui solusi apa yang harus di lakukan untuk mendapatkan sistem penyaluran listrik yang efisien. 1. Jatuh Tegangan Jatuh tegangan adalah selisih antara tegangan ujung pengiriman dan tegangan ujung peneriman. Jatuh tegangan disebabkan oleh hambatan dan arus. Pada saluran bolak-balik besarnya tergantung dari impedansi dan admintansi saluran serta pada beban dan faktor daya. Jatuh tegangan dapat dinyatakan dengan persamaan: ΔV = I x (R + jX) =IxZ dimana: I = Arus (A) Z = Impedansi (Ω) ΔV dimana: ΔV Vs Vr

= Vs - Vr = drop tegangan (V) = tegangan kirim (V) = tegangan terima (V)

Maka besar nilai persentase (%) rugi tegangan adalah: ΔV (%) = dimana: ΔV (%) = Rugi Tegangan dalam % V = Tegangan kerja (V) ΔV = Rugi tegangan (V)


Penurunan tegangan maksimum pada beban penuh, yang dibolehkan dibeberapa titik pada jaringan distribusi adalah (SPLN 72, 1987): 1. SUTM, 5 % dari tegangan kerja bagi sistem radial 2. SKTM, 2 % dari tegangan kerja pada sistem spindel dan gugus. 3. Trafo distribusi, 3 % dari tegangan kerja 4. Saluran tegangan rendah, 4 % dari tegangan kerja tergantung kepadatan beban. 5. Sambungan rumah, 1 % dari tegangan nominal. Distribusi yang tepat, rating sesuai dengan kebutuhan beban akan menjaga tegangan jatuh pada konsumen dan akan menaikkan efisiensi penggunaan Trafo Distribusi. Jadi Transformator Distribusi merupakan salah satu peralatan yang perlu dipelihara dan dipergunakan sebaik mungkin (seefisien mungkin), sehingga keandalan/kontinuitas pelayanan terjamin. 2. Transformator Distribusi Tranformator distribusi adalah merupakan suatu komponen yang sangat penting dalam penyaluran tenaga listrik dari gardu distribusi ke konsumen. Kerusakan pada Trafo Distribusi menyebabkan kontiniutas pelayanan terhadap konsumen akan terganggu (terjadi pemutusan aliran listrik atau pemadaman). Pemilihan rating Trafo Distribusi yang tidak sesuai dengan kebutuhan beban akan menyebabkan efisiensi menjadi kecil, begitu juga penempatan lokasi Trafo Distribusi yang tidak cocok mempengaruhi drop tegangan ujung pada konsumen atau jatuhnya/turunnya tegangan ujung saluran/konsumen. Trafo merupakan jantung dari distribusi dan transmisi yang diharapkan beroperasi maksimal (kerja terus menerus tanpa henti). Didalam sistem distribusi terdapat dua jenis transformator yang dipakai : a. Jenis pasangan luar pada gardu portal, cantol

ISSN 2356-4792

b. Jenis pasangan dalam, pada gardu beton, kios atau pasangan dalam ruang Untuk pemakaian pasangan dalam ruang diperkirakan faktor temperatur ruang (ambient temperature) se esa C dengan pendinginan alami (ONAN). Data persentasi (%) impedansi transformator fasa‐3 dan fasa‐1, lihat tabel 1 di bawah ini. Tabel 1. Persentasi Impedansi Transformator Fasa-3 dan Fasa-1

No

Kapasitas

1.

25 KVA

2.

50 KVA

3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

100 KVA 160 KVA 250 KVA 315 KVA 400 KVA 630 KVA 1000 KVA

Sistem Fasa-2 Fasa-1 Fasa-3 Fasa-2 Fasa-1 Fasa-3 Fasa-3 Fasa-3 Fasa-3 Fasa-3 Fasa-3 Fasa-3

% Impedansi 4% 4% 4% 4% 4% 4% 4% 4% 4%

Sumber: Direksi PT PLN (Persero) (2010)

3. Ketidakseimbangan Beban pada Transformator Daya transformator bila ditinjau dari sisi tegangan tinggi (primer) dapat dirumuskan sebagai berikut (Suhadi, 2008): S=√ .V.I dimana: S: daya transformator (kVA) V: tegangan sisi primer trafo (kV) I : arus jala-jala (A) Sehingga untuk menghitung arus beban penuh (full load) dapat menggunakan rumus: √

dimana: S

= Arus Beban Penuh (A) = Daya Transformator (KVA) 13


V

= Tegangan sisi sekunder transformator (kV) Sebagai akibat dari ketidakseimbangan beban antara tiap-tiap fasa pada sisi sekunder trafo (fasa R, fasa S, fasa T) mengalirlah arus di netral trafo. Arus yang mengalir pada penghantar netral trafo ini menyebabkan losses (rugi-rugi). Losses pada penghantar netral trafo ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

dimana: = Losses penghantar netral transformator (Watt) Arus netral pada transformator (A) Tahanan penghantar netral t ansfo mato (Ω) Sedangkan losses yang di akibatkan karena arus netral yang mengalir ketanah (ground) dapat di hitung dengan perumusan sebagai berikut:

sini terlihat bahwa penjumlahan ketiga vektor arusnya (IR, IS, IT) adalah sama dengan nol sehingga tidak muncul arus netral (IN). Sedangkan pada Gambar 1.(b) menunjukkan vektor diagram arus yang tidak seimbang. Di sini terlihat bahwa penjumlahan ketiga vektor arusnya (IR, IS, IT) tidak sama dengan nol sehingga muncul sebuah besaran yaitu arus netral (IN) yang besarnya bergantung dari seberapa besar faktor ketidakseimbangannya. 4. Daya Pada Sistem Tiga Fasa Seimbang Total daya yang dibangkitkan oleh sebuah generator tiga fasa atau yang diserap beban tiga fasa dapat diperoleh dengan mudah dengan menjumlahkan daya pada ketiga fasanya. Pada suatu rangkaian yang seimbang sama saja dengan tiga kali pada daya tiap fasanya, karena daya pada semua fasa adalah sama yang ditunjukkan pada gambar berikut: Vcn Vca

dimana: Losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah (Watt) Arus netral yang mengalir ke tanah Tahanan pembumian netral t ansfo mato (Ω)

Vab

Van

Vbn Vbc

Gambar 2. Fasor tegangan antar saluran dan saluran ke netral.

METODE PENELITIAN

Gambar 1. Vektor Diagram Arus Sumber: Setiadji (2006).

Gambar 1.(a) menunjukkan vektor diagram arus dalam keadaan seimbang. Di 14

Adapun peralatan yang digunakan untuk membantu penyelasaian penelitian ini adalah: 

Handy Talky dan Hand Phone


 



ISSN 2356-4792

Dapat membantu mempermudah berkomunikasi apabila terdapat jaringan yang saling berjauhan.

Test Pen

Dapat mengetahui ada tidaknya tegangan pada jack maupun terminal. Tang Ampere Untuk mengetahui besar arus dan tegangan pada jaringan yang berbeban.

Detektor Fasa

Jam

R 303 352 400 433 448 431 415

09.15 10.15 11.15 12.15 13.15 14.15 15.15

Arus Fasa Trafo R S 287 263 338 297 434 321 446 334 449 322 444 386 389 353

Jam HASIL DAN PEMBAHASAN Pengukuran arus dan tegangan tiap jam di lakukan selama lima hari pada waktu aktifitas kampus untuk melihat besarnya beban terpakai, dari hasil pengukuran menunjukan beban tertinggi pada pukul 13.00-14.00. Beberapa tabel di bawah ini menunjukan hasil pengukuran tersebut. Tabel 2. Pengukuran Trafo Hari Senin, 17-0214

09.15 10.15 11.15 12.15 13.15 14.15 15.15


T 325 355 372 422 410 422 383

Tabel 3. Pengukuran Trafo Hari Selasa, 1802-14

Jam 09.15 10.15 11.15 12.15 13.15 14.15 15.15


T 370 409 481 499 483 442 407

Tabel 5. Pengukuran Trafo Hari Kamis, 20-0214

Untuk mengecek urutan fasa.

Jam

Arus Fasa Trafo S 365 319 357 383 379 354 366

T 412 287 416 453 427 444 450

Tabel 4. Pengukuran Trafo Hari Rabu, 19-0214

09.15 10.15 11.15 12.15 13.15 14.15 15.15

T 326 402 446 454 529 488 426

Tabel 6. Pengukuran Trafo Hari Jumat, 21-0214


Jam 09.15 10.15 11.15 12.15 13.15 14.15 15.15

T 367 372 382 381 331 447 300

Arus Dan Tegangan Terukur Pada Panel Induk terlihat pada beberapa tabel di bawah ini. Tabel 7. Panel Pada Laboratorium Teknik Sipil (Hari senin, 24 Februari 2014 Jam 13.00) Tegangan Terukur (V)

Urutan Fasa

Arus Terukur (A)

R

14

228

S

2,5

230

NYFGb Y

T

34,5

226

4x70 mm

N

27,1

-

N

Jenis Kabel

Jarak Distribusi (Meter)

105

15


Tabel 8. Panel 3 Pada Laboratorium Teknik Mesin (Hari Senin, 24 Februari 2014 Jam 13.30) Tegangan Terukur (V)

Urutan Fasa

Arus Terukur (A)

R

6,2

215

S

5

229

NFA2X -T

T

16,8

201

3x35+3 5

N

12,5

-

N

Jenis Kabel Mm2


401

Tabel 9. Panel Pada Jurusan Arsitek Fak. Teknik (Hari rabu, 26 Februari 2014 Jam 13.15) Tegangan Terukur (V)

Urutan Fasa

Arus Terukur (A)

R

0,28

212

S

0,09

229

NFA2X -T

T

17,86

206

3x35+3 5

N

17,39

-

N

Jenis Kabel Mm2


467

Tegangan Terukur (V)

Arus Terukur (A)

R

26

185

T

31,4

200

NFA2X -T

S

22,1

190

3x35+3 5

N

11,7

-

N

Jenis Kabel Mm2


708

Tabel 11. Panel Pada Puskom (Hari selasa, 11 Maret 2014 Jam 11.30) Urutan Fasa

16

Arus Terukur (A)

Tegangan Terukur (V)

N

Jenis Kabel Mm2

3,91

216

T

13,41

228

NFA2X -T

S

12,38

192

3x50+3 5

N

7,35

-

804

Analisa pembebanan transformator rata-rata pada Hari Senin sampai Jumat adalah sebagai berikut: Fasa R Pukul 09.15:

= 313 A

Pukul 10.15:

= 325 A

Pukul 11.15:

= 391 A

Pukul 12.15:

=403 A

Pukul 13.15:

= 413 A

Pukul 14.15:

= 405 A

Pukul 15.15:

= 375 A

Fasa S

Tabel 10. Panel Pada Ruang Shalat FKIK (Hari jumat, 07 Maret 2014 Jam 13.00) Urutan Fasa

R


Pukul 09.15:

= 299 A

Pukul 10.15:

= 314 A

Pukul 11.15:

= 334 A

Pukul 12.15:

= 340 A

Pukul 13.15:

= 350 A

Pukul 14.15:

= 351 A

Pukul 15.15:

= 339 A

Fasa T


Pukul 09.15: Pukul 10.15:

ISSN 2356-4792

= 360 A = 365 A

500

C

400

Pukul 11.15:

365 325 314

360 313 299

300

419 391 334

441 403

436 413

340

350

448 405393 374 351339

= 419 A 200

Pukul 12.15:

= 442 A

100

Pukul 13.15:

= 436 A

0

Pukul 14.15:

= 448 A

Pukul 15.15:

= 393 A

Dari perhitungan rata-rata beban yang terukur selama kurang lebih satu pekan pada waktu aktifitas kampus yaitu pada hari senin sampai pada hari jumat, dapat di lihat hasilnya secara keseluruhan pada tabel 12 di bawah ini. Tabel 12. Perhitungan Arus Rata-rata Per Fasa Arus Rata-rata Per Fasa No Jam R S T 1. 09.15 313 299 360 2. 10.15 325 314 365 3. 11.15 391 334 419 4. 12.15 403 340 441 5. 13.15 413 350 436 6. 14.15 405 351 448 7. 15.15 374 339 393

09.15 10.15 11.15 12.15 13.15 14.15 15.15 Keterangan : : Fasa R : Fasa S : Fasa T Gambar 3. Grafik Beban Rata-Rata Transformator

Gambar grafik di atas menunjukan rata-rata beban tertinggi pada pukul 14.15 adalah: Fasa R = 405 A Fasa S = 351 A Fasa T = 448 A I rata =

=

= 401 A

Arus beban penuh dari kapasitas transformator adalah: = = 577,35 A √

Persentase adalah :

√

pembebanan =

transformator

100% = 70 %

Dari perhitungan di atas terlihat bahwa pada (WBP=Waktu Beban Puncak) persentase pembebanan pada trafo selatan adalah 70 %. Analisa beban penuh berdasarkan Daya Tersambung PLN: Tarif / Daya = S3 / 345.000 VA = = 497,96 A √

√

Persentase pembebanan:

=

100% = 80 % 17


Dari perhitungan di atas terlihat bahwa pada (WBP=Waktu Beban Puncak) persentase pembebanan berdasarkan daya tersambung dari PLN adalah 80 %. Dari hasil pengukuran langsung pada semua panel yang di layani oleh gardu selatan Universitas Tadulako, di dapatkan beberapa permasalahan pada sebagian besar panel, diantaranya: - Panel Laboratorium Teknik Sipil Ketidakseimbangan beban: Dimana Fasa R = 14 A ; S = 2,5 A ; dan T = 34,5 A. Maka dengan demikian untuk mendapatkan beban yang seimbang harus ada pemindahan beban yang terhubung pada fasa T ke kedua Fasa lainnya terutama Fasa S. - Panel 3 Laboratorium Teknik Mesin Ketidakseimbangan beban: Fasa R = 6,2 A ; S = 5 A ; dan T = 16,8 A. Sebagian beban yang terhubung pada fasa T harus di pindahkan pada fasa S dan Fasa T. Jatuh tegangan: tegangan terendah adalah 201 Volt, sudah melewati ketentuan 4% dari tegangan kirim. Ini disebabkan karena panjang kabel mencapai 401 meter sudah melebihi standar yang seharusnya maksimal 350 meter. - Panel Ged. Jurusan Arsitek Ketidakseimbangan beban: Fasa R = 0,28 A ; S = 0,09 A ; T = 17,86 A Semua beban terpakai di gedung ini hanya tersambung pada fasa T, untuk itu harus ada pemindahan beban ke dua fasa lainnya. Jatuh tegangan: tegangan terendah 206 Volt di pengaruhi panjang kabel mencapai 467 meter. - Panel Ruang Shalat FKIK tegangan terendah: V Line-Netral = 185 Volt ; V LineLine = 334 Volt - Panel Auditorium FKIK tegangan terendah: V Line-Netral = 185 Volt ; V LineLine = 349 Volt 18

Jatuh tegangan terjadi pada Fakultas kedokteran ini di sebabkan karena keadaan gedung yang cukup jauh dari gardu selatan dimana panjang kabel terukur kurang lebih 438 meter sampai 708 meter dengan ukuran Kabel NFA 2X-T 3x35 mm. Untuk itu perlu adanya pemindahan jaringan ke gardu yang lebih dekat dengan gedung FKIK. -

Panel Puskom (Tabel 4.39) Jatuh tegangan: tegangan terendah 192 Volt di sebabkan panjangnya jaringan mencapai 804 meter karena jalur jaringannya memutar jauh ke fakultas pertanian kemudian turun melewati gedung Kopma , gedung ini perlu pemindahan jalur jaringan yang lebih dekat dengan Gardu. Ketidakseimbangan beban: Fasa R beban terukur sangat kecil di bandingkan dengan fasa S dan T untuk itu perlu pemindahan beban ke fasa R.

SIMPULAN 1. Pembebanan pada Transformator gardu selatan UNTAD berdasarkan kapasitas trafo mencapai 70 %. 2. Terjadinya jatuh tegangan terendah 185 Volt telah melewati ketentuan standar PUIL dimana jatuh tegangan pada jaringan tegangan rendah adalah 4 %. Hal ini disebabkan karena wilayah yang disuplai oleh gardu selatan sangat luas dan panjang jaringan yang cukup jauh sehingga telah melebihi ketentuan SPLN yaitu maksimal 350 meter (SPLN D3.002-1, 2007). 3. Ketidakseimbangan beban yang terukur pada gardu selatan diakibatkan oleh pembebanan tiap fasa tidak sama pada beberapa gedung dan walaupun pembagian beban tiap fasanya sudah sama tetapi pemakaian alat-alat Laboratorium dan elektronika tidak secara bersamaan di gunakan.


ISSN 2356-4792

DAFTAR RUJUKAN Akhmad dan Syarifuddin, 2008, Analisis

Keseimbangan Beban Pada Sistem Kelistrikan Fakultas Teknik Universitas Tadulako, Palu.

Badan

Standardisasi

Persyaratan Listrik.

Nasional,

Umum

2000,

Instalasi

Direksi PT PLN (Persero), 2010, Buku 1:

Kriteria Disain Enjinering Konstruksi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik, Jakarta.

Julius Sentosa Setiadji, dkk., 2006, Jurnal Teknik Elektro: Pengaruh

Ketidakseimbangan Beban dan Losses Pada Trafo Distribusi.

SPLN

D3.002-1: 2007, Spesifikasi Transformator Distribusi.

SPLN 72: 1987, Spesifikasi Desain Untuk

Jaringan Tegangan Menengah (JTM) Dan Jaringan Tegangan Rendah (JTR).

Suhadi,

dkk,. 2008, Teknik Distribusi Tenaga Listrik 1.

Jilid

19

ANALISIS PEMBEBANAN TRANSFORMATOR GARDU SELATAN KAMPUS UNIVERSITAS TADULAKO

Recommend Documents